[發(fā)明專利]主動式頻率偏移孤島檢測方法無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310045420.7 | 申請日： | 2013-02-04 |
| 公開（公告）號： | CN103116103A | 公開（公告）日： | 2013-05-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王灝雄;牛孝如;周峰;許躍宏;許錫勝 | 申請（專利權(quán)）人： | 江蘇大全凱帆電器股份有限公司 |
| 主分類號： | G01R31/00 | 分類號： | G01R31/00 |
| 代理公司： | 鎮(zhèn)江京科專利商標(biāo)代理有限公司 32107 | 代理人： | 夏哲華 |
| 地址： | 212211 江蘇省*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 主動 頻率 偏移 孤島 檢測 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及分布式發(fā)電系統(tǒng)中并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行控制技術(shù)具體是一種，具體是一種主動式頻率偏移孤島檢測方法。
背景技術(shù)
在分布式發(fā)電系統(tǒng)中，“孤島效應(yīng)”是指公共電網(wǎng)停電后，由于分布式電源的存在（與電網(wǎng)相連并輸送電能），使電網(wǎng)停電區(qū)域的部分線路仍維持帶電狀態(tài)并給停電區(qū)域的負(fù)載繼續(xù)供電，形成由分布式電源獨(dú)立供電的孤島。
在孤島狀態(tài)下，電力公司失去了對孤島區(qū)域的線路電壓與頻率的控制，會帶來一系列的安全隱患及事故糾紛：
1）人身安全。
電網(wǎng)停電后電氣維護(hù)人員進(jìn)入停電區(qū)作業(yè)，如果此時分布式發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)供電，可能導(dǎo)致作業(yè)人員不慎接觸帶電體，引發(fā)人身傷亡。
2）設(shè)備損害。例如：
（1）電網(wǎng)供電中斷后恢復(fù)供電時，如果電網(wǎng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)相位（頻率）失步，將產(chǎn)生大的沖擊電流，損壞并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備，或損壞當(dāng)?shù)刎?fù)載，引發(fā)更長時間的電力中斷。
（2）電網(wǎng)正常，由于雷電等自然災(zāi)害引起輸電線路自動開關(guān)跳閘，在自動重合閘過程中分布式發(fā)電系統(tǒng)的存在可能引起重合閘失敗（自動開關(guān)重合閘時會間隔幾秒作多次嘗試，每次間隔時間逐漸縮短，失敗后放棄合閘）。
（3）孤島運(yùn)行時電力公司失去了對電壓、頻率控制，卻可能因光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓、頻率的不正常，使相關(guān)責(zé)任難以認(rèn)定的情況。
因此，電力公司要求并網(wǎng)的分布式發(fā)電系統(tǒng)能及時必須及時檢測出孤島，并將分布式發(fā)電裝置與公共電網(wǎng)間的連線斷開。
在分布式并網(wǎng)逆變器控制策略中，均會同時采用被動式與主動式孤島檢測技術(shù)。主動式孤島檢測技術(shù)一般有電壓擾動法、頻率偏移擾動法、相位擾動法、有功擾動法、無功擾動法等。這些方法普遍存在兩個問題。
一是這些方法的擾動判斷條件與負(fù)載條件無關(guān)，當(dāng)負(fù)載為非阻性負(fù)載時，擾動方向可能會與孤島發(fā)生后的負(fù)載頻率特性相反，抵消了實際孤島檢測的效果；
二是一些方法在單臺并網(wǎng)逆變器運(yùn)行時是有效的，但是當(dāng)多逆變器并聯(lián)運(yùn)行時，由于多臺逆變器擾動量的偏移方向可能相反，會抵消實際孤島檢測的效果；
三是一些方法基本是以系統(tǒng)運(yùn)行在單位功率因數(shù)為前提，對逆變器相關(guān)變量進(jìn)行擾動。這與當(dāng)前智能電網(wǎng)的發(fā)展不相一致。在分布式電站中，電網(wǎng)會要求逆變器實現(xiàn)無功補(bǔ)償，此時變流器輸出功率因數(shù)不再為單位功率因數(shù)，同時也不再滿足這類主動式孤島檢測的技術(shù)前提，這種情況下一些方法會出現(xiàn)誤判斷的問題。
當(dāng)前，許多頻率偏移式的孤島檢測技術(shù)是通過施加無功電流，間接地使電流頻率發(fā)生變化，逆變器輸出電壓頻率并未改變。這種方法的問題在于：1、要求系統(tǒng)運(yùn)行在單位功率因數(shù)，在進(jìn)行無功補(bǔ)償情況下會出現(xiàn)誤判斷；2、由于輸出電流頻率改變，也使電流波形發(fā)生畸變，影響了電能質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠保證頻率偏移與負(fù)載特性的匹配，并能夠使輸出電流波形無畸變，保證電能質(zhì)量的主動式頻率偏移孤島檢測方法。
在孤島發(fā)生時，逆變器輸出電壓的頻率與逆變器輸出有功、無功及負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。如果輸出無功為負(fù)，表明負(fù)載為容性負(fù)載，孤島效應(yīng)發(fā)生時逆變器輸出電壓的頻率將下降；如果輸出無功為正，表明負(fù)載為感性負(fù)載，孤島效應(yīng)發(fā)生時逆變器輸出電壓的頻率將上升。
根據(jù)這一基本的負(fù)載頻率特性，本發(fā)明提出的主動式頻率偏移孤島方法包括如下步驟：
a.檢測出當(dāng)前電網(wǎng)頻率fi，并判斷條件fi＞fN+ΔfN1或fi＜fN-ΔfN2是否滿足，其中fN為電網(wǎng)額定頻率，fN2為電網(wǎng)允許的頻率負(fù)偏移量，fN1為電網(wǎng)允許的正偏移量；
b.如果滿足步驟a中判斷條件，則認(rèn)為發(fā)生孤島或電網(wǎng)頻率超限，并網(wǎng)逆變器立即保護(hù)停機(jī)；
c.如果不滿足步驟a中判斷條件，則判斷逆變器當(dāng)前的無功功率符號或判斷當(dāng)前功率因數(shù)；
d.如果斷逆變器當(dāng)前的無功功率符號為正，則對逆變器輸出電壓施加正方向的頻率擾動，即fi+1＝fi+Δf，其中，fi+1為下次逆變器需輸出電壓的頻率，Δf為頻率偏移量，Δf＞0；
e.如果斷逆變器當(dāng)前的無功功率符號為負(fù)，則對逆變器輸出電壓施加負(fù)方向的頻率擾動，即fi+1＝fi-Δf；
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